13.4: الفطريات
- Page ID
- 191635
تأتي كلمة فطر من الكلمة اللاتينية للفطر. في الواقع، الفطر المألوف هو الفطريات، ولكن هناك العديد من أنواع الفطريات الأخرى أيضًا (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تضم مملكة الفطريات مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات الحية التي يشار إليها مجتمعة باسم Eumcota، أو الفطريات الحقيقية. في حين حدد العلماء حوالي 100000 نوع من الفطريات، فإن هذا ليس سوى جزء صغير من أكثر من مليون نوع من المحتمل أن يكون موجودًا على الأرض. الفطر الصالح للأكل والخمائر والعفن الأسود والبنسيليوم نوتاتوم (منتج البنسلين المضاد الحيوي) كلها أعضاء في مملكة الفطريات، التي تنتمي إلى مجال Eukarya. كحقيقيات النواة، تحتوي الخلية الفطرية النموذجية على نواة حقيقية والعديد من العضيات المرتبطة بالغشاء.
كانت الفطريات تعتبر ذات يوم كائنات شبيهة بالنباتات؛ ومع ذلك، أظهرت مقارنات الحمض النووي أن الفطريات ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالحيوانات أكثر من النباتات. الفطريات ليست قادرة على التمثيل الضوئي: فهي تستخدم مركبات عضوية معقدة كمصادر للطاقة والكربون. تتكاثر بعض الكائنات الفطرية بشكل غير جنسي فقط، بينما يخضع البعض الآخر للتكاثر اللاجنسي والتكاثر الجنسي. تنتج معظم الفطريات عددًا كبيرًا من الجراثيم التي تنشرها الرياح. مثل البكتيريا، تلعب الفطريات دورًا أساسيًا في النظم البيئية، لأنها متحللة وتشارك في دورة العناصر الغذائية عن طريق تقسيم المواد العضوية إلى جزيئات بسيطة.
غالبًا ما تتفاعل الفطريات مع الكائنات الحية الأخرى، وتشكل روابط مفيدة للطرفين أو متبادلة. تسبب الفطريات أيضًا التهابات خطيرة في النباتات والحيوانات. على سبيل المثال، يعد مرض الدردار الهولندي عدوى فطرية مدمرة بشكل خاص تدمر العديد من الأنواع المحلية من الدردار (Ulmus spp.). تصيب الفطريات نظام الأوعية الدموية للشجرة. تم إدخاله بطريق الخطأ إلى أمريكا الشمالية في القرن العشرين وأدى إلى تدمير أشجار الدردار في جميع أنحاء القارة. يحدث مرض الدردار الهولندي بسبب فطر Ophiostoma ulmi. تعمل خنفساء لحاء الدردار كناقل وتنقل المرض من شجرة إلى أخرى. العديد من الدردار الأوروبي والآسيوي أقل عرضة للإصابة من الدردار الأمريكي.
في البشر، تعتبر العدوى الفطرية عمومًا صعبة العلاج لأنها، على عكس البكتيريا، لا تستجيب للعلاج بالمضادات الحيوية التقليدية لأنها أيضًا حقيقيات النواة. قد تكون هذه العدوى قاتلة للأفراد الذين يعانون من ضعف جهاز المناعة.
للفطريات العديد من التطبيقات التجارية. تستخدم صناعة المواد الغذائية الخمائر في الخبز والتخمير وصنع النبيذ. العديد من المركبات الصناعية هي منتجات ثانوية للتخمير الفطري. الفطريات هي مصدر العديد من الإنزيمات التجارية والمضادات الحيوية.
هيكل الخلية والوظيفة
الفطريات هي حقيقيات النواة وبالتالي لها تنظيم خلوي معقد. في صورة حقيقيات النواة، تحتوي الخلايا الفطرية على نواة مرتبطة بالغشاء. تحتوي بعض أنواع الفطريات على هياكل مماثلة للبلازميدات (حلقات الحمض النووي) الموجودة في البكتيريا. تحتوي الخلايا الفطرية أيضًا على الميتوكوندريا ونظام معقد من الأغشية الداخلية، بما في ذلك الشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي.
لا تحتوي الخلايا الفطرية على البلاستيدات الخضراء. على الرغم من غياب صبغة الكلوروفيل التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي، إلا أن العديد من الفطريات تظهر ألوانًا زاهية تتراوح من الأحمر إلى الأخضر إلى الأسود. يمكن التعرف على أمانيتا موسكاريا السامة (ذبابة الغاريك) من خلال غطاءها الأحمر اللامع مع بقع بيضاء (الشكل\(\PageIndex{2}\)). ترتبط الأصباغ الموجودة في الفطريات بجدار الخلية وتلعب دورًا وقائيًا ضد الأشعة فوق البنفسجية. بعض الأصباغ سامة.
مثل الخلايا النباتية، فإن الخلايا الفطرية محاطة بجدار خلوي سميك؛ ومع ذلك، تحتوي الطبقات الصلبة على السكريات المعقدة الكيتين والجلوكان وليس السليلوز الذي تستخدمه النباتات. الكيتين، الموجود أيضًا في الهيكل الخارجي للحشرات، يعطي قوة هيكلية لجدران خلايا الفطريات. يحمي جدار الخلية الخلية من الجفاف والحيوانات المفترسة. تحتوي الفطريات على أغشية بلازما مشابهة لحقيقيات النوى الأخرى، باستثناء أن التركيب يستقر بواسطة إرغوستيرول، وهو جزيء ستيرويد يعمل مثل الكوليسترول الموجود في أغشية الخلايا الحيوانية. معظم أعضاء مملكة الفطريات غير متحركين. يتم إنتاج الأسواط فقط بواسطة الأمشاج في القسم البدائي Chytridiomycota.
النمو والتكاثر
يُطلق على الجسم النباتي للفطر اسم الثالوس ويمكن أن يكون أحادي الخلية أو متعدد الخلايا. بعض الفطريات ثنائية الشكل لأنها يمكن أن تنتقل من خلية واحدة إلى متعددة الخلايا اعتمادًا على الظروف البيئية. يشار إلى الفطريات أحادية الخلية عمومًا باسم الخمائر. تعتبر أنواع السكروميسيس سيريفيسيا (خميرة الخباز) وأنواع المبيضات (عوامل القلاع، وهي عدوى فطرية شائعة) أمثلة على الفطريات أحادية الخلية.
معظم الفطريات هي كائنات متعددة الخلايا. وهي تعرض مرحلتين مورفولوجية متميزتين: الخضرية والتناسلية. تتميز المرحلة الخضرية بتشابك الهياكل الشبيهة بالخيوط النحيلة التي تسمى hyphae (المفرد، hypha)، في حين أن مرحلة التكاثر يمكن أن تكون أكثر وضوحًا. تسمى كتلة الهيفي بالميسيليوم (الشكل\(\PageIndex{3}\)). يمكن أن تنمو على سطح أو في التربة أو المواد المتحللة أو في سائل أو حتى في الأنسجة الحية أو عليها. على الرغم من أنه يجب ملاحظة الهايفا الفردية تحت المجهر، إلا أن أفطورة الفطريات يمكن أن تكون كبيرة جدًا حيث تكون بعض الأنواع حقًا «الفطريات العملاقة». يعتبر Armillaria ostoyae العملاق (فطر العسل) أكبر كائن حي على وجه الأرض، حيث ينتشر عبر أكثر من 2000 فدان من التربة الجوفية في شرق ولاية أوريغون؛ ويقدر أن عمره لا يقل عن 2400 عام.
تنقسم معظم الخيوط الفطرية إلى خلايا منفصلة عن طريق جدران طرفية تسمى الحاجز (المفرد، الحاجز). في معظم الأقسام (مثل النباتات، تُسمى الآفات الفطرية بالتقسيمات حسب التقاليد) للفطريات، تسمح الثقوب الصغيرة في الحاجز بالتدفق السريع للعناصر الغذائية والجزيئات الصغيرة من خلية إلى أخرى على طول الأنبوب. يتم وصفها بأنها حواجز مثقبة. لا يتم فصل خيوط قوالب الخبز (التي تنتمي إلى قسم Zygomycota) بواسطة حواجز. وتتكون هذه الخلايا من خلايا كبيرة تحتوي على العديد من النوى، وهو ترتيب يوصف بالخيوط العصبية.
تزدهر الفطريات في البيئات الرطبة والحمضية قليلاً، ويمكن أن تنمو مع الضوء أو بدونه. تختلف في متطلبات الأكسجين الخاصة بها. معظم الفطريات عبارة عن هوائيات إجبارية تتطلب الأكسجين للبقاء على قيد الحياة. الأنواع الأخرى، مثل Chytridiomycota التي تعيش في كرش الماشية، هي اللاهوائيات الإلزامية، مما يعني أنها لا تستطيع النمو والتكاثر في بيئة بها أكسجين. الخمائر وسيطة: فهي تنمو بشكل أفضل في وجود الأكسجين ولكن يمكنها استخدام التخمير في غياب الأكسجين. يتم استخدام الكحول الناتج عن تخمير الخميرة في إنتاج النبيذ والبيرة، وثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه كربونات البيرة والنبيذ الفوار، ويجعل الخبز يرتفع.
يمكن للفطريات أن تتكاثر جنسياً أو لا جنسياً. في كل من التكاثر الجنسي واللاجنسي، تنتج الفطريات جراثيم تنتشر من الكائن الحي الأم إما عن طريق الطفو في الريح أو ركوب حيوان. تعتبر الجراثيم الفطرية أصغر حجمًا وأخف وزنًا من بذور النباتات، ولكن لا يتم إطلاقها عادةً في الهواء. ينفجر فطر البوفبول العملاق ويطلق تريليونات من الجراثيم: يزيد العدد الهائل من الجراثيم المنبعثة من احتمالية هبوط الجراثيم في بيئة تدعم النمو (الشكل\(\PageIndex{4}\)).
كيف تحصل الفطريات على التغذية
مثل الحيوانات، تعتبر الفطريات غير متجانسة: فهي تستخدم مركبات عضوية معقدة كمصدر للكربون بدلاً من تثبيت ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، كما تفعل بعض البكتيريا ومعظم النباتات. بالإضافة إلى ذلك، لا تقوم الفطريات بإصلاح النيتروجين من الغلاف الجوي. مثل الحيوانات، يجب عليهم الحصول عليها من نظامهم الغذائي. ومع ذلك، على عكس معظم الحيوانات التي تتناول الطعام ثم تهضمه داخليًا في أعضاء متخصصة، تقوم الفطريات بهذه الخطوات بترتيب عكسي. الهضم يسبق الابتلاع. أولاً، يتم نقل الإنزيمات الخارجية، وهي الإنزيمات التي تحفز التفاعلات على المركبات خارج الخلية، خارج الخلية حيث تقوم بتكسير العناصر الغذائية في البيئة. ثم يتم امتصاص الجزيئات الصغيرة الناتجة عن الهضم الخارجي من خلال المساحات السطحية الكبيرة للميسيليوم. كما هو الحال مع الخلايا الحيوانية، فإن السكاريد الفطري المخزن هو الجليكوجين وليس النشا، كما هو موجود في النباتات.
الفطريات هي في الغالب كائنات حية تستمد العناصر الغذائية من المواد العضوية المتحللة. فهي تحصل على مغذياتها من المواد العضوية الميتة أو المتحللة، وخاصة المواد النباتية. تستطيع الإنزيمات الخارجية الفطرية تكسير السكريات غير القابلة للذوبان، مثل السليلوز واللجنين في الخشب الميت، إلى جزيئات جلوكوز قابلة للامتصاص بسهولة. تعتبر المواد المحللة مكونات مهمة للنظم البيئية، لأنها تعيد العناصر الغذائية المحبوسة في الأجسام الميتة إلى شكل يمكن استخدامه للكائنات الحية الأخرى. تتم مناقشة هذا الدور بمزيد من التفصيل لاحقًا. بسبب مساراتها الأيضية المتنوعة، تؤدي الفطريات دورًا بيئيًا مهمًا ويتم التحقيق فيها كأدوات محتملة في المعالجة الحيوية. على سبيل المثال، يمكن استخدام بعض أنواع الفطريات لتحطيم زيت الديزل والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. تستهلك الأنواع الأخرى المعادن الثقيلة مثل الكادميوم والرصاص.
التنوع الفطري
تحتوي مملكة الفطريات على أربعة أقسام رئيسية تم إنشاؤها وفقًا لطريقة التكاثر الجنسي. يتم وضع الفطريات متعددة الأنواع غير المرتبطة التي تتكاثر بدون دورة جنسية، للراحة في القسم الخامس، وقد تم مؤخرًا وصف مجموعة فطرية رئيسية سادسة لا تتناسب جيدًا مع أي من المجموعات الخمس السابقة. لا يتفق جميع علماء الفطريات مع هذا المخطط. تستمر التطورات السريعة في البيولوجيا الجزيئية وتسلسل 18S rRNA (أحد مكونات الريبوسومات) في الكشف عن علاقات جديدة ومختلفة بين مختلف فئات الفطريات.
التقسيمات التقليدية للفطريات هي Chytridiomycota (chytrids)، والزيغوميكوتا (الفطريات المترافقة)، والأسكوميكوتا (فطريات الكيس)، والباسيديوميكوتا (فطريات النادي). قام مخطط تصنيف قديم بتجميع الفطريات التي تستخدم التكاثر اللاجنسي بشكل صارم في Deuteromycota، وهي مجموعة لم تعد قيد الاستخدام. تنتمي الكبيبات الكلوية إلى مجموعة موصوفة حديثًا (الشكل\(\PageIndex{5}\)).
الفطريات المسببة للأمراض
العديد من الفطريات لها تأثيرات سلبية على الأنواع الأخرى، بما في ذلك البشر والكائنات الحية التي تعتمد عليها في الغذاء. قد تكون الفطريات من الطفيليات ومسببات الأمراض، وفي حالات قليلة جدًا، من الحيوانات المفترسة.
طفيليات النباتات ومسببات الأمراض
إن إنتاج ما يكفي من المحاصيل عالية الجودة أمر ضروري لوجودنا. أدت الأمراض النباتية إلى تدمير المحاصيل، مما أدى إلى انتشار المجاعة. معظم مسببات الأمراض النباتية هي الفطريات التي تسبب تسوس الأنسجة والموت النهائي للمضيف (الشكل\(\PageIndex{6}\)). بالإضافة إلى تدمير الأنسجة النباتية بشكل مباشر، فإن بعض مسببات الأمراض النباتية تفسد المحاصيل عن طريق إنتاج السموم القوية. الفطريات مسؤولة أيضًا عن تلف الطعام وتعفن المحاصيل المخزنة. على سبيل المثال، يسبب فطر Claviceps purpurea الإرغوت، وهو مرض يصيب محاصيل الحبوب (خاصة الجاودار). على الرغم من أن الفطريات تقلل من إنتاج الحبوب، إلا أن تأثيرات السموم القلوية للإرغوت على البشر والحيوانات لها أهمية أكبر بكثير: في الحيوانات، يشار إلى المرض باسم الإرغوت. العلامات والأعراض الأكثر شيوعًا هي التشنجات والهلوسة والغرغرينا وفقدان الحليب في الماشية. العنصر النشط للإرغوت هو حمض الليسرجيك، وهو مقدمة لعقار LSD. تعتبر السموم والصدأ والعفن البودري أو الناعم أمثلة أخرى لمسببات الأمراض الفطرية الشائعة التي تؤثر على المحاصيل.
الأفلاتوكسينات هي مركبات سامة ومسرطنة تطلقها الفطريات من جنس Aspergillus. وبشكل دوري، تتلوث محاصيل المكسرات والحبوب بالأفلاتوكسينات، مما يؤدي إلى سحب كميات كبيرة من المنتجات، مما يؤدي في بعض الأحيان إلى تدمير المنتجين والتسبب في نقص الغذاء في البلدان النامية.
الطفيليات ومسببات الأمراض الحيوانية والبشرية
يمكن أن تؤثر الفطريات على الحيوانات، بما في ذلك البشر، بعدة طرق. تهاجم الفطريات الحيوانات مباشرة عن طريق استعمار الأنسجة وتدميرها. يمكن تسميم البشر والحيوانات الأخرى عن طريق تناول الفطر السام أو الأطعمة الملوثة بالفطريات. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأفراد الذين يعانون من فرط الحساسية تجاه العفن والجراثيم يصابون بردود فعل تحسسية قوية وخطيرة. من الصعب جدًا علاج الالتهابات الفطرية عمومًا لأن الفطريات، على عكس البكتيريا، هي حقيقيات النواة. تستهدف المضادات الحيوية الخلايا بدائية النواة فقط، في حين أن المركبات التي تقتل الفطريات تؤثر سلبًا أيضًا على مضيف الحيوانات حقيقية النواة.
العديد من الالتهابات الفطرية (الفطريات) سطحية وتسمى الفطريات الجلدية (بمعنى «الجلد»). عادة ما تكون مرئية على جلد الحيوان. نادرًا ما تنتشر الفطريات التي تسبب الفطريات السطحية للبشرة والشعر والأظافر إلى الأنسجة الأساسية (الشكل\(\PageIndex{7}\)). غالبًا ما يُطلق على هذه الفطريات اسم «الفطريات الجلدية» من جلد الأدمة اليوناني ونبات النبات النباتي، ولكنها ليست نباتات. يُطلق على الفطريات الجلدية أيضًا اسم «الديدان الحلقية» بسبب الحلقة الحمراء التي تسببها على الجلد (على الرغم من أن الحلقة تسببها الفطريات وليس الدودة). تفرز هذه الفطريات إنزيمات خارج الخلية تعمل على تكسير الكيراتين (بروتين موجود في الشعر والجلد والأظافر)، مما يسبب عددًا من الحالات مثل قدم الرياضي وحكة الركض وغيرها من الالتهابات الفطرية الجلدية. عادة ما يتم علاج هذه الحالات باستخدام الكريمات والمساحيق الموضعية التي لا تستلزم وصفة طبية، ويمكن إزالتها بسهولة. قد تتطلب الفطريات السطحية الأكثر ثباتًا أدوية تؤخذ عن طريق الفم بوصفة طبية.
تنتشر الفطريات الجهازية إلى الأعضاء الداخلية، وغالبًا ما تدخل الجسم من خلال الجهاز التنفسي. على سبيل المثال، يشيع انتشار الفطار الكروكيدي (حمى الوادي) في جنوب غرب الولايات المتحدة، حيث تتواجد الفطريات في الغبار. بمجرد استنشاقها، تتطور الجراثيم في الرئتين وتسبب علامات وأعراض مشابهة لتلك الخاصة بالسل. يحدث داء النوسجات (الشكل\(\PageIndex{7}\) ج) بسبب فطر Histoplasma capsolatum ثنائي الشكل؛ فهو يسبب التهابات رئوية، وفي حالات نادرة، تورم أغشية الدماغ والحبل الشوكي. يتطلب علاج العديد من الأمراض الفطرية استخدام الأدوية المضادة للفطريات التي لها آثار جانبية خطيرة.
الفطريات الانتهازية هي عدوى فطرية شائعة في جميع البيئات أو جزء من الكائنات الحية الطبيعية. وهي تؤثر بشكل رئيسي على الأفراد الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة. يعاني المرضى في المراحل المتأخرة من الإيدز من الفطريات الانتهازية، مثل الالتهاب الرئوي، الذي يمكن أن يهدد الحياة. يمكن أن تنمو خميرة Candida spp.، وهي عضو شائع في الكائنات الحية الطبيعية، دون رقابة إذا تغيرت درجة الحموضة أو الدفاعات المناعية أو المجموعة الطبيعية للبكتيريا، مما يسبب التهابات فطرية في المهبل أو الفم (القلاع الفموي).
حتى أن الفطريات قد تتخذ أسلوب حياة مفترس. في بيئات التربة الفقيرة بالنيتروجين، تلجأ بعض الفطريات إلى افتراس النيماتودا (الديدان الأسطوانية الصغيرة). تحتوي أنواع فطريات Arthrobotrys على عدد من الآليات لاصطياد النيماتودا. على سبيل المثال، لديهم حلقات ضيقة داخل شبكة هيفي الخاصة بهم. تنتفخ الحلقات عندما تلمسها النيماتودا وتغلق حول جسم النيماتودا، وبالتالي تحاصرها. يقوم الفطر بتوسيع خيوط متخصصة يمكنها اختراق جسم الدودة وهضم الفريسة البائسة ببطء.
فطريات مفيدة
تلعب الفطريات دورًا مهمًا في توازن النظم البيئية. يستعمرون معظم الموائل على الأرض، ويفضلون الظروف المظلمة والرطبة. يمكن أن تزدهر في بيئات تبدو معادية، مثل التندرا، وذلك بفضل التعايش الأكثر نجاحًا مع كائنات التمثيل الضوئي، مثل الأشنات. الفطريات ليست واضحة كما هي الحيوانات الكبيرة أو الأشجار العالية. ومع ذلك، مثل البكتيريا، فهي مُحلِّلات رئيسية للطبيعة. بفضل عملية التمثيل الغذائي المتنوعة، تقوم الفطريات بتكسير المواد العضوية غير القابلة للذوبان والتي لن يتم إعادة تدويرها بطريقة أخرى.
أهمية النظم البيئية
ستكون شبكات الغذاء غير مكتملة بدون الكائنات الحية التي تتحلل المواد العضوية والفطريات هي المشاركين الرئيسيين في هذه العملية. يسمح التحلل بتدوير العناصر الغذائية مثل الكربون والنيتروجين والفوسفور مرة أخرى إلى البيئة بحيث تكون متاحة للكائنات الحية، بدلاً من أن تكون محاصرة في الكائنات الحية الميتة. تعتبر الفطريات مهمة بشكل خاص لأنها طورت إنزيمات لتحطيم السليلوز واللجنين، وهي مكونات جدران الخلايا النباتية التي لا يستطيع سوى عدد قليل من الكائنات الحية الأخرى هضمها، مما يؤدي إلى إطلاق محتواها من الكربون.
تشارك الفطريات أيضًا في التكافلات ذات التطور المشترك المهمة بيئيًا، سواء كانت مفيدة للطرفين أو مسببة للأمراض مع الكائنات الحية من الممالك الأخرى. يشير مصطلح Mycorrhiza، وهو مصطلح يجمع بين الجذور اليونانية myco وتعني الفطر والروزو الذي يعني الجذر، إلى الارتباط بين جذور النباتات الوعائية والفطريات التكافلية. ما بين 80 إلى 90 بالمائة من جميع الأنواع النباتية لديها شركاء فقيريون. في رابطة الفطريات، تستخدم الفطريات الفطرية شبكتها الواسعة من الخيوط ومساحة السطح الكبيرة الملامسة للتربة لتوجيه المياه والمعادن من التربة إلى النبات. في المقابل، يوفر النبات منتجات التمثيل الضوئي لتغذية عملية التمثيل الغذائي للفطر. تعتمد Ectomycorhizae (الميكوريزا «الخارجية») على الفطريات التي تغلف الجذور في غلاف (يسمى الوشاح) وشبكة من الخيوط تمتد إلى الجذور بين الخلايا. في النوع الثاني، تشكل فطريات الكبيبات الفطرية المفصلية. في هذه الفطريات، تشكل الفطريات بصيلات، وهي هيفا متخصصة ومتفرعة للغاية، تخترق الخلايا الجذرية وتعد مواقع التبادلات الأيضية بين الفطريات والنبات المضيف. تعتمد بساتين الفاكهة على النوع الثالث من الميكوريزا. تشكل بساتين الفاكهة بذورًا صغيرة دون تخزين كبير للحفاظ على الإنبات والنمو. لن تنبت بذورها بدون شريك فطري (عادة Basidiomycota). بعد استنفاد العناصر الغذائية الموجودة في البذرة، تدعم الكائنات الحية الفطرية نمو الأوركيد من خلال توفير الكربوهيدرات والمعادن الضرورية. تستمر بعض بساتين الفاكهة في أن تكون فطرية طوال دورة حياتها.
تغطي الأشنات العديد من الصخور ولحاء الأشجار، وتعرض مجموعة من الألوان والقوام. الأشنات هي كائنات رائدة مهمة تستعمر الأسطح الصخرية في بيئات لا حياة لها مثل تلك التي تنشأ عن الركود الجليدي. الحزاز قادر على ترشيح العناصر الغذائية من الصخور وتكسيرها في الخطوة الأولى لتكوين التربة. توجد الأشنات أيضًا في الموائل الناضجة على الأسطح الصخرية أو جذوع الأشجار. إنها مصدر غذائي مهم للكاريبو. الأشنات ليست كائنًا حيًا واحدًا، ولكنها نوع من الفطريات (عادة ما تكون من أنواع Ascomycota أو Basidiomycota) التي تعيش على اتصال وثيق مع كائن ضوئي (الطحالب أو السيانوباكتيريوم). يتكون جسم الحزاز، الذي يشار إليه باسم ثالوس، من خيوط ملفوفة حول الشريك الأخضر. يوفر الكائن الضوئي الكربون والطاقة في شكل كربوهيدرات ويتلقى الحماية من العناصر بواسطة ثالوس للشريك الفطري. تقوم بعض البكتيريا الزرقاء بتثبيت النيتروجين من الغلاف الجوي، مما يساهم بالمركبات النيتروجينية في الارتباط. في المقابل، توفر الفطريات المعادن والحماية من الجفاف والضوء الزائد عن طريق تغليف الطحالب في أفطارها. يربط الفطر أيضًا الكائن التكافلي بالركيزة.
طورت الفطريات ارتباطات متبادلة مع العديد من المفصليات. ومن الأمثلة على ذلك الارتباط بين أنواع Basidiomycota والحشرات القشرية. تغطي الفطريات الفطرية مستعمرات الحشرات وتحميها. تعمل الحشرات القشرية على تعزيز تدفق العناصر الغذائية من النبات المتطفل إلى الفطريات. في المثال الثاني، يقوم النمل القاطع للأوراق في أمريكا الوسطى والجنوبية بزراعة الفطريات حرفيًا. يقومون بقطع أقراص الأوراق من النباتات وتكديسها في الحدائق. تُزرع الفطريات في هذه الحدائق لهضم السليلوز الذي لا يستطيع النمل تحطيمه. بمجرد إنتاج جزيئات السكر الصغيرة واستهلاكها من قبل الفطريات، فإنها بدورها تصبح وجبة للنمل. تقوم الحشرات أيضًا بدوريات في حديقتها، وتفترس الفطريات المنافسة. يستفيد كل من النمل والفطريات من الرابطة. يتلقى الفطر إمدادًا ثابتًا من الأوراق والتحرر من المنافسة، بينما يتغذى النمل على الفطريات التي يزرعها.
أهمية للبشر
على الرغم من أننا غالبًا ما نفكر في الفطريات ككائنات حية تسبب الأمراض وتعفن الطعام، إلا أن الفطريات مهمة لحياة الإنسان على العديد من المستويات. كما رأينا، فإنها تؤثر على رفاهية البشر على نطاق واسع لأنها تساعد على دورة العناصر الغذائية في النظم البيئية. لديهم أدوار أخرى في النظام البيئي أيضًا. على سبيل المثال، كمسببات أمراض حيوانية، تساعد الفطريات في السيطرة على عدد الآفات الضارة. هذه الفطريات خاصة جدًا بالحشرات التي تهاجمها ولا تصيب الحيوانات أو النباتات الأخرى. يتم التحقيق في إمكانية استخدام الفطريات كمبيدات حشرية ميكروبية، مع وجود العديد من الأنواع بالفعل في السوق. على سبيل المثال، فطر Beauveria bassiana هو مبيد حشري يتم اختباره حاليًا كعنصر بيولوجي محتمل للانتشار الأخير لحفار الرماد الزمردي. تم إصداره في ميشيغان وإلينوي وإنديانا وأوهايو وفيرجينيا الغربية وماريلاند.
تعتبر العلاقة الفطرية بين الفطريات وجذور النباتات ضرورية لإنتاجية الأراضي الزراعية. بدون الشريك الفطري في أنظمة الجذر، لن تعيش 80-90٪ من الأشجار والأعشاب. تتوفر لقاحات الفطريات الفطرية الفطرية كتعديلات للتربة من متاجر مستلزمات الحدائق ويتم الترويج لها من قبل مؤيدي الزراعة العضوية.
كما أننا نأكل بعض أنواع الفطريات. يظهر الفطر بشكل بارز في النظام الغذائي البشري. تعتبر الموريل وفطر شيتاكي والشانتيريل والكمأ من الأطعمة الشهية (الشكل\(\PageIndex{8}\)). يظهر فطر المروج المتواضع، Agaricus campestris، في العديد من الأطباق. تنضج قوالب جنس Penicillium العديد من أنواع الجبن. تنشأ في البيئة الطبيعية مثل كهوف روكيفورت بفرنسا، حيث يتم تكديس عجلات جبن حليب الأغنام لالتقاط القوالب المسؤولة عن الأوردة الزرقاء والطعم اللاذع للجبن.
يعد تخمير الحبوب لإنتاج البيرة والفواكه لإنتاج النبيذ فنًا قديمًا مارسه البشر في معظم الثقافات منذ آلاف السنين. يتم الحصول على الخمائر البرية من البيئة وتستخدم لتخمير السكريات وتحويلها إلى ثاني أكسيد الكربون والكحول الإيثيلي تحت الظروف اللاهوائية. أصبح من الممكن الآن شراء سلالات معزولة من الخمائر البرية من مناطق مختلفة لصنع النبيذ. لعب باستير دورًا أساسيًا في تطوير سلالة موثوقة من خميرة البيرة، Saccharomyces cerevisiae، لصناعة التخمير الفرنسية في أواخر خمسينيات القرن التاسع عشر. كانت واحدة من الأمثلة الأولى لبراءات الاختراع في مجال التكنولوجيا الحيوية. تستخدم الخميرة أيضًا في صنع الخبز الذي يرتفع. إن ثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه هو المسؤول عن الفقاعات المنتجة في العجين والتي تصبح الجيوب الهوائية للخبز المخبوز.
العديد من المستقلبات الثانوية للفطريات ذات أهمية تجارية كبيرة. يتم إنتاج المضادات الحيوية بشكل طبيعي بواسطة الفطريات لقتل أو منع نمو البكتيريا، والحد من المنافسة في البيئة الطبيعية. تشمل الأدوية القيمة المعزولة من الفطريات عقار السيكلوسبورين المثبط للمناعة (الذي يقلل من خطر الرفض بعد زرع الأعضاء)، وسلائف هرمونات الستيرويد، وقلويات الإرغوت المستخدمة لوقف النزيف. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر بعض الفطريات كائنات حية حقيقية النواة سهلة الاستنبات، كائنات بحثية نموذجية مهمة بما في ذلك عفن الخبز الأحمر Neurospora crassa والخميرة S. سيريفيسيا.
ملخص القسم
الفطريات هي كائنات حقيقية النواة ظهرت على الأرض منذ أكثر من 450 مليون سنة. إنها غير متجانسة ولا تحتوي على أصباغ التمثيل الضوئي مثل الكلوروفيل أو العضيات مثل البلاستيدات الخضراء. لأنها تتغذى على المواد المتحللة والميتة، فهي عبارة عن سابروبس. تعتبر الفطريات من العوامل المحللة المهمة وتطلق العناصر الأساسية في البيئة. تقوم الإنزيمات الخارجية بهضم العناصر الغذائية التي يمتصها جسم الفطر المسمى الثالوس. يحيط بالخلية جدار خلوي سميك مصنوع من الكيتين. يمكن أن تكون الفطريات أحادية الخلية مثل الخمائر أو تطور شبكة من الشعيرات تسمى الميسيليوم، وغالبًا ما توصف بالعفن. تتكاثر معظم الأنواع في دورات التكاثر اللاجنسية والجنسية، وتظهر تناوبًا بين الأجيال.
أقسام الفطريات هي تشيتريديوميكوتا، زيغوميكوتا، أسكوميكوتا، باسيديوميكوتا، وكبيروميكوتا.
تنشئ الفطريات علاقات طفيلية مع النباتات والحيوانات. يمكن للأمراض الفطرية أن تقضي على المحاصيل وتفسد الطعام أثناء التخزين. يمكن أن تكون المركبات التي تنتجها الفطريات سامة للإنسان والحيوانات الأخرى. الفطريات هي عدوى تسببها الفطريات. تؤثر الفطريات السطحية على الجلد، بينما تنتشر الفطريات الجهازية عبر الجسم. من الصعب علاج الالتهابات الفطرية.
استعمرت الفطريات جميع البيئات على الأرض ولكنها غالبًا ما توجد في أماكن باردة ومظلمة ورطبة مع إمدادات من المواد المتحللة. تعتبر الفطريات من العوامل المحللة المهمة لأنها عبارة عن سابروبس. تتضمن العديد من العلاقات التبادلية الناجحة فطريات وكائن آخر. إنهم ينشئون روابط فطرية معقدة مع جذور النباتات. الأشنات هي علاقة تكافلية بين الفطريات والكائن الضوئي، وعادة ما تكون الطحالب أو البكتيريا الزرقاء.
الفطريات مهمة للحياة البشرية اليومية. تعتبر الفطريات من العوامل المحللة المهمة في معظم النظم البيئية. تعتبر الفطريات الفطرية ضرورية لنمو معظم النباتات. تلعب الفطريات، كغذاء، دورًا في تغذية الإنسان في شكل فطر وكعوامل تخمير في إنتاج الخبز والجبن والمشروبات الكحولية والعديد من المستحضرات الغذائية الأخرى. تستخدم المستقلبات الثانوية للفطريات في الطب كمضادات حيوية ومضادات تخثر. تُستخدم الفطريات في البحث ككائنات حية نموذجية لدراسة الوراثة حقيقية النواة والتمثيل الغذائي.
مسرد المصطلحات
- أسكوميكوتا
- (فطريات الكيس) وهو قسم من الفطريات التي تخزن الأبواغ في كيس يسمى الأسكوس
- باسيديوميكوتا
- (فطريات النادي) قسم من الفطريات التي تنتج هياكل على شكل نادي، وهي الباسيديا، التي تحتوي على جراثيم
- تشيتريديوميكوتا
- (الكيتريد) وهو قسم بدائي من الفطريات التي تعيش في الماء وتنتج الأمشاج باستخدام الأسواط
- كبيبات الكلى
- مجموعة من الفطريات التي تشكل علاقات تكافلية مع جذور الأشجار
- هيفا
- خيوط فطرية تتكون من خلية واحدة أو أكثر
- الأشنات
- الارتباط الوثيق للفطر بطحالب التمثيل الضوئي أو البكتيريا التي تفيد كلا الشريكين
- عفونة
- مجموعة متشابكة من الميسيليا المرئية ذات المظهر الضبابي
- أفطورة
- كتلة من خيوط فطرية
- الميكوريزا
- ارتباط متبادل بين الفطريات وجذور النباتات الوعائية
- الفطار
- عدوى فطرية
- الحاجز
- تقسيم جدار الخلية بين خيوط
- ثالوس
- جسم نباتي للفطر
- خميرة
- مصطلح عام يستخدم لوصف الفطريات أحادية الخلية
- زيغوميكوتا
- (الفطريات المترافقة) تقسيم الفطريات التي تشكل زيجوت موجود في زيجوسبور